CN109545900A - 一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，包括以下步骤：S1前处理；S2表面热氧化：对经前处理后的硅片，通过正常氨气预处理，第一层镀膜和第二层镀膜结束后，进行氢气等离子沉积；S3后处理，所述前处理包括表面制绒、扩散制结、周边刻蚀和去磷硅玻璃清洗，所述后处理包括沉积减反射膜、印刷电极和烧结，所述氨气预处理是利用通入氨气，经高频店里后对硅片表面进行预处理；其中氨气预清洗参数设置为：沉积温度300‑400℃，功率为4200‑5000W，氨气流量为4‑6l/min,压力1600‑1700mTor,占空比4:35ms,清洗时间10‑18s。该太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，能够提供良好的钝化效果，大大提升了电池的性能。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池片技术领域，具体涉及一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法。
背景技术
光伏发电作为一种清洁、安全、便利的清洁能源，在可再生能源技术中具有重要地位。我国正大力支持光伏行业的发展，深入研究和利用太阳能资源，对缓解资源危机、改善生态环境具有十分重要的意义。太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的半导体器件。太阳能电池的良品率指太阳能电池生产线上制备的太阳能电池良品的数量与投入材料的理论产出数量的比值。良品率是衡量太阳能电池生产线优劣的重要指标。氧化钝化工艺是太阳能电池生产中的重要工艺步骤。传统的氧化钝化方法是将太阳能电池生产线上的硅片直接进行氧化钝化处理，这种方法常常导致太阳能电池的良品率低。
因此针对这一现状，迫切需要设计和生产一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，以满足实际使用的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，包括以下步骤：
S1、前处理；
S2、表面热氧化：对经前处理后的硅片，通过正常氨气预处理，第一层镀膜和第二层镀膜结束后，进行氢气等离子沉积；
S3、后处理。
优选的，所述前处理包括表面制绒、制作PN结和蚀刻抛光，表面制绒：采用清洗液对晶体硅片的两侧的表面进行清洗、腐蚀，在晶体硅片的表面形成陷光结构；制作PN结：将两块晶体硅片的背面背对背放入高温扩散炉中，在惰性气体的保护下，向炉内通入的三氯氧磷和氧气气体在700℃-900℃下发生化学反应，形成的磷元素扩散至与气体接触的扩散层中，与P型晶体硅片形成PN结；蚀刻抛光：将硅片放入硝酸和氢氟酸的清洗液中，去除磷硅玻璃和硅片侧面的PN结，同时对硅片的背面进行抛光处理。
优选的，所述后处理包括激光开槽、修复优化、正面镀膜和电极制作，激光开槽：在硅片的背面采用激光开槽法在电极栅极线所在的位置进行开槽，所开的激光槽贯穿钝化层，激光槽的底面与硅基底相接触；修复优化：采用化学蚀刻法对硅片背面的激光槽的底面与侧壁进行平坦化修复处理，并对硅片正面扩散层进行刻蚀；正面镀膜：将硅片放置臭氧中，在电池的正面形成一层Si氧气膜后，用等离子气相沉淀法法在硅片的表面沉积一层第二氮化硅薄膜；电极制作：采用丝网印刷法先后在硅片的背面和正面印刷制作背电极和正电极，经烘干后，将硅片置于烧结炉中进行烧结。
优选的，所述氨气预处理是利用通入氨气，经高频店里后对硅片表面进行预处理；其中氨气预清洗参数设置为：沉积温度300-400℃，功率为4200-5000W，氨气流量为4-6l/min,压力1600-1700mTor,占空比4:35ms,清洗时间10-18s。
优选的，所述第一层镀膜利用压力设定压力和温度，通入硅烷和氨气，经高频电离后在电场的作用下沉积在硅片表面，形成底层氮化硅薄膜；其中镀膜薄膜基数为：沉积温度400-450℃，功率6000-7000W，氨气流量3.5-4.0l/min,硅烷流量为1-1.1l/min,压力1400-1700mTor,占空比5:50ms，沉积时间100-140s；第一层膜折射率为2.25-2.30，膜厚为15-20纳米。
优选的，所述第二层镀膜是在第一层膜的基础上，恒定压力和温度，通入硅烷和氨气，经高频电离后在电场的作用下沉积在硅片表面，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其中沉积参数为：沉积温度420-450℃，沉积功率7200-7700W，占空比5:50ms，压力1400-1600mTor,同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷。
优选的，所述第二层镀膜的沉积时间为420-470s，在此沉积时间内氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；其中，氨气初始流量3-4l/min，沉积结束流量6-7l/min，硅烷初始流量0.7-1l/min，沉积结束流量0.6-0.7l/min；折射率控制在2-2.1，膜层厚度为60-70纳米。
优选的，所述硅片为单晶硅片或多晶硅片，氢气等离子体沉积时所用射频功率为6800-7200W，所述H2等离子体沉积时所用脉冲开关比为5:50。
本发明的技术效果和优点：该太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，两次镀膜形成两层氮化硅薄膜，进而增强电池片的性能，在镀膜工艺后新增加一步氢气的等离子体沉积步骤，为电注入、光注入的氢钝化环节提供充分的氢原子，用来对硅片进行杂质和缺陷的钝化；通过分阶段增加氢含量，利用每个阶段的参数来调节电池的体钝化，提升钝化的效果和质量，使得制成的电池组件，在后续工作中会具有更高、更稳定的发电量，该太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，能够提供良好的钝化效果，大大提升了电池的性能。
具体实施方式
下面将结合本发明的内容，对本发明内容中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的内容仅仅是本发明一部分内容，而不是全部的内容。基于本发明中的内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他内容，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，包括以下步骤：
S1、前处理；
S2、表面热氧化：对经前处理后的硅片，通过正常氨气预处理，第一层镀膜和第二层镀膜结束后，进行氢气等离子沉积；
S3、后处理。
具体的，所述前处理包括表面制绒、制作PN结和蚀刻抛光，表面制绒：采用清洗液对晶体硅片的两侧的表面进行清洗、腐蚀，在晶体硅片的表面形成陷光结构；制作PN结：将两块晶体硅片的背面背对背放入高温扩散炉中，在惰性气体的保护下，向炉内通入的三氯氧磷和氧气气体在700℃-900℃下发生化学反应，形成的磷元素扩散至与气体接触的扩散层中，与P型晶体硅片形成PN结；蚀刻抛光：将硅片放入硝酸和氢氟酸的清洗液中，去除磷硅玻璃和硅片侧面的PN结，同时对硅片的背面进行抛光处理。
具体的，所述后处理包括激光开槽、修复优化、正面镀膜和电极制作，激光开槽：在硅片的背面采用激光开槽法在电极栅极线所在的位置进行开槽，所开的激光槽贯穿钝化层，激光槽的底面与硅基底相接触；修复优化：采用化学蚀刻法对硅片背面的激光槽的底面与侧壁进行平坦化修复处理，并对硅片正面扩散层进行刻蚀；正面镀膜：将硅片放置臭氧中，在电池的正面形成一层Si氧气膜后，用等离子气相沉淀法法在硅片的表面沉积一层第二氮化硅薄膜；电极制作：采用丝网印刷法先后在硅片的背面和正面印刷制作背电极和正电极，经烘干后，将硅片置于烧结炉中进行烧结。
具体的，所述氨气预处理是利用通入氨气，经高频店里后对硅片表面进行预处理；其中氨气预清洗参数设置为：沉积温度300-400℃，功率为4200-5000W，氨气流量为4-6l/min,压力1600-1700mTor,占空比4:35ms,清洗时间10-18s。
具体的，所述第一层镀膜利用压力设定压力和温度，通入硅烷和氨气，经高频电离后在电场的作用下沉积在硅片表面，形成底层氮化硅薄膜；其中镀膜薄膜基数为：沉积温度400-450℃，功率6000-7000W，氨气流量3.5-4.0l/min,硅烷流量为1-1.1l/min,压力1400-1700mTor,占空比5:50ms，沉积时间100-140s；第一层膜折射率为2.25-2.30，膜厚为15-20纳米。
具体的，所述第二层镀膜是在第一层膜的基础上，恒定压力和温度，通入硅烷和氨气，经高频电离后在电场的作用下沉积在硅片表面，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其中沉积参数为：沉积温度420-450℃，沉积功率7200-7700W，占空比5:50ms，压力1400-1600mTor,同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷。
具体的，所述第二层镀膜的沉积时间为420-470s，在此沉积时间内氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；其中，氨气初始流量3-4l/min，沉积结束流量6-7l/min，硅烷初始流量0.7-1l/min，沉积结束流量0.6-0.7l/min；折射率控制在2-2.1，膜层厚度为60-70纳米。
具体的，所述硅片为单晶硅片或多晶硅片，氢气等离子体沉积时所用射频功率为6800-7200W，所述H2等离子体沉积时所用脉冲开关比为5:50。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选的内容而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述内容对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各项内容所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、前处理；
S2、表面热氧化：对经前处理后的硅片，通过正常氨气预处理，第一层镀膜和第二层镀膜结束后，进行氢气等离子沉积；
S3、后处理。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，其特征在于：所述前处理包括表面制绒、制作PN结和蚀刻抛光，表面制绒：采用清洗液对晶体硅片的两侧的表面进行清洗、腐蚀，在晶体硅片的表面形成陷光结构；制作PN结：将两块晶体硅片的背面背对背放入高温扩散炉中，在惰性气体的保护下，向炉内通入的三氯氧磷和氧气气体在700℃-900℃下发生化学反应，形成的磷元素扩散至与气体接触的扩散层中，与P型晶体硅片形成PN结；蚀刻抛光：将硅片放入硝酸和氢氟酸的清洗液中，去除磷硅玻璃和硅片侧面的PN结，同时对硅片的背面进行抛光处理。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，其特征在于：所述后处理包括激光开槽、修复优化、正面镀膜和电极制作，激光开槽：在硅片的背面采用激光开槽法在电极栅极线所在的位置进行开槽，所开的激光槽贯穿钝化层，激光槽的底面与硅基底相接触；修复优化：采用化学蚀刻法对硅片背面的激光槽的底面与侧壁进行平坦化修复处理，并对硅片正面扩散层进行刻蚀；正面镀膜：将硅片放置臭氧中，在电池的正面形成一层Si氧气膜后，用等离子气相沉淀法法在硅片的表面沉积一层第二氮化硅薄膜；电极制作：采用丝网印刷法先后在硅片的背面和正面印刷制作背电极和正电极，经烘干后，将硅片置于烧结炉中进行烧结。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，其特征在于：所述氨气预处理是利用通入氨气，经高频店里后对硅片表面进行预处理；其中氨气预清洗参数设置为：沉积温度300-400℃，功率为4200-5000W，氨气流量为4-6l/min,压力1600-1700mTor,占空比4:35ms,清洗时间10-18s。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，其特征在于：所述第一层镀膜利用压力设定压力和温度，通入硅烷和氨气，经高频电离后在电场的作用下沉积在硅片表面，形成底层氮化硅薄膜；其中镀膜薄膜基数为：沉积温度400-450℃，功率6000-7000W，氨气流量3.5-4.0l/min,硅烷流量为1-1.1l/min,压力1400-1700mTor,占空比5:50ms，沉积时间100-140s；第一层膜折射率为2.25-2.30，膜厚为15-20纳米。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，其特征在于：所述第二层镀膜是在第一层膜的基础上，恒定压力和温度，通入硅烷和氨气，经高频电离后在电场的作用下沉积在硅片表面，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其中沉积参数为：沉积温度420-450℃，沉积功率7200-7700W，占空比5:50ms，压力1400-1600mTor,同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，其特征在于：所述第二层镀膜的沉积时间为420-470s，在此沉积时间内氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；其中，氨气初始流量3-4l/min，沉积结束流量6-7l/min，硅烷初始流量0.7-1l/min，沉积结束流量0.6-0.7l/min；折射率控制在2-2.1，膜层厚度为60-70纳米。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片用硅片的背表面的钝化方法，其特征在于：所述硅片为单晶硅片或多晶硅片，氢气等离子体沉积时所用射频功率为6800-7200W，所述H2等离子体沉积时所用脉冲开关比为5:50。
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|---|---|---|---|---|
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2018
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